JP2006016273A - Film deposition system based on spray pyrolysis method - Google Patents
Film deposition system based on spray pyrolysis method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006016273A JP2006016273A JP2004197579A JP2004197579A JP2006016273A JP 2006016273 A JP2006016273 A JP 2006016273A JP 2004197579 A JP2004197579 A JP 2004197579A JP 2004197579 A JP2004197579 A JP 2004197579A JP 2006016273 A JP2006016273 A JP 2006016273A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- film
- glass substrate
- spray
- spray pyrolysis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 97
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 59
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- KHMOASUYFVRATF-UHFFFAOYSA-J tin(4+);tetrachloride;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl KHMOASUYFVRATF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021617 Indium monochloride Inorganic materials 0.000 description 1
- MRBFGMSBZPPHDM-UHFFFAOYSA-K O.O.O.O.O.[Cl-].[In+3].[Cl-].[Cl-] Chemical compound O.O.O.O.O.[Cl-].[In+3].[Cl-].[Cl-] MRBFGMSBZPPHDM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M indium(1+);chloride Chemical compound [In]Cl APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 150000004685 tetrahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Coating Apparatus (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Description
本発明は、噴霧熱分解法（Spray Thermal Decomposition Method:SPD）によりガラス基板上に透明導電膜等を成膜する際に好適に用いられ、基材の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面に短時間で成膜することが可能な噴霧熱分解法による成膜装置に関するものである。 The present invention is suitably used when a transparent conductive film or the like is formed on a glass substrate by a spray thermal decomposition method (SPD), while maintaining a uniform temperature distribution on the surface of the substrate, The present invention relates to a film forming apparatus using a spray pyrolysis method capable of forming a film on this surface in a short time.
従来、太陽電池、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等においては、ガラス基板等の透明基板上に透明導電膜（Transparent Conductive Films:TCF）を成膜した透明導電膜付基板が広く利用されている。
この透明導電膜は、スズ添加酸化インジウム（Indium Tin Oxide:ITO）、酸化スズ（Tin Oxide:TO）フッ素添加酸化スズ（Fluorine-doped Tin Oxide:FTO）等の導電性金属酸化物を主成分とする膜で、可視光に対する優れた透明性と優れた電気伝導性を併せ持っている。この透明導電膜の中でも、特にスズ添加酸化インジウム（ITO）を主成分とする透明導電膜が、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、テレビジョン、携帯用電話機等の液晶表示装置（ＬＣＤ）に応用されている。
Conventionally, in a solar cell, a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), etc., a substrate with a transparent conductive film in which a transparent conductive film (TCF) is formed on a transparent substrate such as a glass substrate is widely used. It's being used.
This transparent conductive film is mainly composed of conductive metal oxides such as tin-doped indium oxide (ITO), tin oxide (TOO), and fluorine-doped tin oxide (FTO). It has excellent transparency to visible light and excellent electrical conductivity. Among these transparent conductive films, a transparent conductive film mainly composed of tin-added indium oxide (ITO) is applied to liquid crystal display devices (LCD) such as personal computers (PCs), televisions, and portable telephones. .
透明基板上にスズ添加酸化インジウム（ITO）等の透明導電膜を成膜する方法として、噴霧熱分解法（SPD）がある（例えば、特許文献１、２参照）。
この噴霧熱分解法は、予め成膜温度まで加熱されているガラス基板上に、霧化器等の噴霧手段を用いて膜の原料となる溶液を噴霧することにより、このガラス基板上に付着した溶液中の溶媒が蒸発すると共に残った溶質が化学反応して結晶が生成するというプロセスを繰り返し行うことにより、ガラス基板上に多結晶体の導電性金属酸化物からなる透明導電膜を成膜するという技術である。
この噴霧熱分解法では、噴霧に好適な原料溶液としては、金属無機塩の水溶液またはアルコール溶液、あるいは有機溶剤中に有機金属化合物や有機酸塩を溶解した有機溶液、あるいはこれらの溶液を混合してなる混合溶液等が用いられる。 ガラス基板の温度は、原料溶液の種類によって異なるが、２５０℃〜７００℃の温度範囲に設定される。この噴霧熱分解法は、製造装置が簡易で安価なため、透明導電膜を低コストで成膜するのに有効である。
In this spray pyrolysis method, a solution that is a raw material of a film is sprayed on a glass substrate that has been heated to a film formation temperature in advance by using a spraying means such as an atomizer, and thus adhered to the glass substrate. A transparent conductive film made of a polycrystalline conductive metal oxide is formed on a glass substrate by repeatedly performing a process in which the solvent in the solution evaporates and the remaining solute chemically reacts to generate crystals. It is a technology.
In this spray pyrolysis method, as a raw material solution suitable for spraying, an aqueous solution or alcohol solution of a metal inorganic salt, an organic solution in which an organic metal compound or an organic acid salt is dissolved in an organic solvent, or a solution thereof is mixed. A mixed solution or the like is used. Although the temperature of a glass substrate changes with kinds of raw material solution, it is set to the temperature range of 250 to 700 degreeC. Since this spray pyrolysis method is simple and inexpensive, it is effective for forming a transparent conductive film at low cost.
ところで、従来の噴霧熱分解法では、予めガラス基板を成膜温度まで加熱する際に、ガラス基板に反り等の不具合が発生するのを防止するために、ガラス基板表面の温度分布を均一にすることが求められている。
例えば、ガラス基板をヒータ内蔵のステージ（基台）上に載置し、このヒータによりガラス基板を下面から間接的に加熱する伝熱方式を採用した場合、ステージの熱容量を大きくしてガラス基板の温度を均一化する必要があるために、ガラス基板を高速で加熱することが難しく、場合によってはガラス基板の温度を均一化するまでに６０分間以上も要するという問題点があった。
By the way, in the conventional spray pyrolysis method, when the glass substrate is heated to the film forming temperature in advance, the temperature distribution on the surface of the glass substrate is made uniform in order to prevent problems such as warpage of the glass substrate. It is demanded.
For example, when a glass substrate is placed on a stage (base) with a built-in heater and a heat transfer method is used in which the glass substrate is indirectly heated from the lower surface by this heater, the heat capacity of the stage is increased by increasing the heat capacity of the glass substrate. Since it is necessary to make the temperature uniform, it is difficult to heat the glass substrate at a high speed, and in some cases, it takes 60 minutes or more to make the temperature of the glass substrate uniform.
また、成膜速度は溶液の噴霧速度によって決まるが、噴霧速度が速すぎると、ガラス基板上に付着する液滴が所望の温度になる前に、その上にさらに液滴が付着してしまうこととなり、ガラス基板の温度を所定の温度範囲に維持することが難しく、成膜速度を上げることが難しいという問題点があった。
特に、原料用溶液の溶媒として、蒸発潜熱が大きい溶媒や沸点の高い溶媒を用いた場合には、成膜速度をさらに遅延させる必要があり、成膜速度を上げることがさらに難しくなるという問題点があった。
The film formation speed is determined by the spraying speed of the solution. If the spraying speed is too high, liquid droplets may adhere to the glass substrate before the liquid droplets adhere to the desired temperature. Thus, it is difficult to maintain the temperature of the glass substrate within a predetermined temperature range, and there is a problem that it is difficult to increase the film formation rate.
In particular, when a solvent having a large latent heat of vaporization or a solvent having a high boiling point is used as the solvent for the raw material solution, it is necessary to further delay the film formation rate, which makes it difficult to increase the film formation rate. was there.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、基材の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面に短時間で成膜することが可能な噴霧熱分解法による成膜装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is based on a spray pyrolysis method capable of forming a film on this surface in a short time while maintaining a uniform temperature distribution on the surface of the substrate. An object is to provide a membrane device.
上記課題を解決するために、本発明は次の様な噴霧熱分解法による成膜装置を提供した。
すなわち、本発明の噴霧熱分解法による成膜装置は、噴霧熱分解法により基材上に成膜する装置であって、前記基材を載置する基台と、前記基材上に膜の原料となる溶液を噴霧する噴霧手段と、前記基材の上下いずれか一方または上下双方に設けられ前記基材を電磁波により加熱する１つ以上の加熱手段とを備えてなることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a film forming apparatus using the following spray pyrolysis method.
That is, the film forming apparatus by the spray pyrolysis method of the present invention is an apparatus for forming a film on a substrate by the spray pyrolysis method, and includes a base on which the substrate is placed, and a film on the substrate. It is characterized by comprising spraying means for spraying a solution as a raw material and one or more heating means provided on either one of the upper and lower sides of the substrate or both above and below to heat the substrate by electromagnetic waves.
この噴霧熱分解法による成膜装置では、成膜の際に、加熱手段から放射される電磁波により基材を所定の温度まで急速に加熱させ、その後、噴霧手段により前記基材上に膜の原料となる溶液を噴霧する。この噴霧された液滴は、基材からの熱と加熱手段から放射される電磁波とにより液滴中の溶媒が急速に蒸発すると共に残った溶質が急速に化学反応して結晶が生成し、膜を形成する。
これにより、基材の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面に短時間で成膜することが可能になる。
In the film forming apparatus using this spray pyrolysis method, the base material is rapidly heated to a predetermined temperature by electromagnetic waves radiated from the heating means during film formation, and then the raw material of the film is formed on the base material by the spray means. Spray the solution. The sprayed droplets rapidly evaporate the solvent in the droplets due to the heat from the substrate and the electromagnetic waves radiated from the heating means, and the remaining solutes rapidly react with each other to produce crystals. Form.
This makes it possible to form a film on this surface in a short time while maintaining a uniform temperature distribution on the surface of the substrate.
前記加熱手段は、赤外線を放射する１つ以上の光源が好ましい。
この様な構成とすることで、光源の種類と単位面積当たりの熱量を適宜選択することで、基材及び液滴の温度を幅広く制御することが可能になる。
The heating means is preferably one or more light sources that emit infrared rays.
By adopting such a configuration, it is possible to control the temperature of the substrate and the droplets widely by appropriately selecting the type of light source and the amount of heat per unit area.
前記噴霧手段の噴霧用ノズルは、前記加熱手段に近接した位置に設けられていることが好ましい。
この様な構成とすることで、噴霧用ノズルから噴霧される液滴を前記加熱手段により所望の温度に加熱することが可能になる。
The spray nozzle of the spray means is preferably provided at a position close to the heating means.
By adopting such a configuration, it becomes possible to heat droplets sprayed from the spray nozzle to a desired temperature by the heating means.
前記加熱手段の前記基材に対向する側に、前記噴霧手段から噴霧される液滴の付着を防止する付着防止部材を設けてなることが好ましい。
この様な構成とすることで、噴霧用ノズルから噴霧される液滴が前記加熱手段に付着するのを防止し、加熱手段の熱効率が低下する虞がなくなる。
It is preferable that an adhesion preventing member for preventing adhesion of droplets sprayed from the spraying means is provided on the side of the heating means facing the substrate.
By adopting such a configuration, it is possible to prevent droplets sprayed from the spray nozzle from adhering to the heating unit, and there is no possibility that the thermal efficiency of the heating unit is lowered.
前記基台は、高赤外線吸収物質を主成分とすることが好ましい。
前記高赤外線吸収物質は、炭素、鉄、チタン、タングステンの群から選択された１種または２種以上が好ましい。
この様な構成とすることで、成膜の際に、基材は、加熱手段から放射される電磁波により加熱されると共に、この電磁波を吸収した基台によっても加熱される。これにより、基材は、加熱手段と基台との双方から加熱されることとなり、基材のさらなる高速加熱が可能になる。
The base is preferably composed mainly of a high infrared absorbing material.
The high infrared ray absorbing material is preferably one or more selected from the group consisting of carbon, iron, titanium, and tungsten.
With such a configuration, the substrate is heated by the electromagnetic wave radiated from the heating means during film formation, and is also heated by the base that has absorbed the electromagnetic wave. Thereby, a base material will be heated from both a heating means and a base, and the further high-speed heating of a base material will be attained.
本発明の噴霧熱分解法による成膜装置によれば、基材の上下いずれか一方または上下双方に、前記基材を電磁波により加熱する１つ以上の加熱手段を備えたので、この基材の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面に短時間で成膜することができる。 According to the film forming apparatus using the spray pyrolysis method of the present invention, since the substrate is provided with one or more heating means for heating the substrate with electromagnetic waves, either on the upper or lower side of the substrate or on both sides, It is possible to form a film on this surface in a short time while maintaining a uniform temperature distribution on the surface.
前記加熱手段を赤外線を放射する１つ以上の光源とすれば、この光源の種類と単位面積当たりの熱量を適宜選択することにより、基材及び液滴の温度を幅広く制御することができる。 If the heating means is one or more light sources that emit infrared rays, the temperature of the substrate and the droplets can be controlled widely by appropriately selecting the type of light source and the amount of heat per unit area.
前記噴霧手段の噴霧用ノズルを、前記加熱手段に近接した位置に設けたこととすれば、噴霧用ノズルから噴霧される液滴を前記加熱手段により所望の温度に加熱することができる。したがって、この液滴の化学反応を促進することができ、成膜速度を高めることができる。 If the spray nozzle of the spray means is provided at a position close to the heating means, the droplet sprayed from the spray nozzle can be heated to a desired temperature by the heating means. Therefore, the chemical reaction of the droplet can be promoted, and the film formation rate can be increased.
前記加熱手段の前記基材に対向する側に、前記噴霧手段から噴霧される液滴の付着を防止する付着防止部材を設ければ、噴霧用ノズルから噴霧される液滴が前記加熱手段に付着するのを防止することができ、この液滴に起因する加熱手段の熱効率の低下を防止することができる。 If an adhesion preventing member for preventing adhesion of droplets sprayed from the spraying means is provided on the side of the heating means facing the substrate, the droplets sprayed from the spray nozzle adhere to the heating means. It is possible to prevent the deterioration of the thermal efficiency of the heating means due to the droplets.
前記基台を高赤外線吸収物質を主成分とすることとすれば、成膜の際に、基材を、加熱手段から放射される電磁波と、電磁波を吸収した基台との双方により加熱することができ、基材のさらなる高速加熱を実現することができる。 If the base is mainly composed of a high-infrared absorbing material, the substrate is heated by both the electromagnetic wave radiated from the heating means and the base that has absorbed the electromagnetic wave during film formation. And further rapid heating of the substrate can be realized.
本発明の噴霧熱分解法による成膜装置の各実施の形態について説明する。
ここでは、噴霧熱分解法により色素増感型太陽電池の透明導電膜付基板を作製する場合を例に取り説明する。
なお、これらの実施形態は、本発明の趣旨をより理解し易いように具体的に説明したものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されない。
Each embodiment of the film forming apparatus according to the spray pyrolysis method of the present invention will be described.
Here, a case where a substrate with a transparent conductive film of a dye-sensitized solar cell is produced by spray pyrolysis will be described as an example.
Note that these embodiments are specifically described so that the gist of the present invention can be more easily understood, and the present invention is not limited to these embodiments.
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の噴霧熱分解法による成膜装置を示す概略構成図であり、図において、符号１は底部近傍の両側に開口部１ａ、１ｂが形成されたチャンバー（成膜室）、２はチャンバー１の底部近傍に設けられガラス基板（基材）３を載置する台板（基台）、４はチャンバー１の天板に取り付けられガラス基板３上に膜の原料となる溶液を噴霧する噴霧ノズル（噴霧手段）、５はチャンバー１の天板かつ噴霧ノズル４の両側に設けられガラス基板３を赤外線により加熱する赤外線ランプ（光源）、６は赤外線ランプ５の下方にガラス基板３に対向するように設けられ噴霧ノズル４から噴霧される液滴の付着を防止する石英ガラス板（付着防止部材）である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a film forming apparatus using a spray pyrolysis method according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a chamber in which
チャンバー１は、噴霧熱分解法により色素増感型太陽電池の透明導電膜付基板を作製するためのもので、ステンレススチール等の耐腐食性金属により構成されている。
台板２は、表面が平坦面とされ赤外線の吸収率の高い高赤外線吸収物質を主成分とする板状のもので、この高赤外線吸収物質としては、炭素、鉄、チタン、タングステンの群から選択された１種または２種以上が好ましい。
この台板２の材質や厚みを選択することで熱容量を小さくすることが可能であるから、均一な温度分布を維持しつつ高速加熱を行うことができる。
The chamber 1 is for producing a substrate with a transparent conductive film of a dye-sensitized solar cell by spray pyrolysis, and is made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel.
The base plate 2 is a plate having a flat surface and a high-infrared absorbing material having a high infrared absorption rate as a main component. The high-infrared absorbing material can be selected from the group consisting of carbon, iron, titanium, and tungsten. One or more selected are preferred.
Since the heat capacity can be reduced by selecting the material and thickness of the base plate 2, high-speed heating can be performed while maintaining a uniform temperature distribution.
赤外線ランプ５は、ガラス基板３を上方向から加熱するためのもので、単位断面積当たりの平均加熱熱量とランプの種類を選択することで、赤外線の平均加熱熱量及び赤外線の種類を幅広く制御することができる。
例えば、赤外線ランプ５の単位断面積当たりの平均加熱熱量を２〜３０Ｗ／ｃｍ２とした場合、ランプは近赤外線ランプ（波長：２．５μｍ以下）、中波長赤外線ランプ（波長：２．５〜２５μｍ）、遠赤外線ランプ（波長：２５μｍ以上）から適宜選択すればよい。
The
For example, when the average heating heat per unit sectional area of the
この赤外線ランプ５は、チャンバー１の天板かつ噴霧ノズル４の両側に設けられているので、ガラス基板３との距離を選択することにより、ガラス基板３からの熱対流を制御することが可能になり、その結果、噴霧ノズル４から噴霧される液滴の流れを制御することが可能になる。
Since this
次に、この成膜装置を用いて噴霧熱分解法により色素増感型太陽電池の透明導電膜付基板を作製する方法について説明する。
まず、表面が清浄面とされたガラス基板３を台板２に載置し、このガラス基板３を台板２毎開口部１ａからチャンバー１内に搬送し、所定の位置に保持する。
次いで、赤外線ランプ５を用いてガラス基板３を上方向から加熱し、ガラス基板３の表面温度を成膜に必要な温度範囲に保持する。
この場合、台板２も赤外線ランプ５により赤外線照射を受けるので、この赤外線を高効率で吸収して発熱し、ガラス基板３を下方向から加熱することとなる。
この様に、ガラス基板３が上下両方向からほぼ同時に加熱されるので、ガラス基板３の表面温度は所定の温度範囲になるまで急速に上昇することとなる。
Next, a method for producing a substrate with a transparent conductive film of a dye-sensitized solar cell by spray pyrolysis using this film forming apparatus will be described.
First, the glass substrate 3 having a clean surface is placed on the base plate 2, and the glass substrate 3 is transported into the chamber 1 from the
Next, the glass substrate 3 is heated from above using the
In this case, since the base plate 2 is also irradiated with infrared rays by the
Thus, since the glass substrate 3 is heated substantially simultaneously from both the upper and lower directions, the surface temperature of the glass substrate 3 rapidly rises until it reaches a predetermined temperature range.
次いで、噴霧ノズル４からガラス基板３上に向かって膜の原料となる溶液を液滴７として噴霧させ、この液滴７をガラス基板３上に付着させる。
透明導電膜の原料となる溶液としては、加熱することによりスズ添加酸化インジウム（ITO）、酸化スズ（TO）フッ素添加酸化スズ（FTO）等の導電性金属酸化物となる成分を含む溶液が好適に用いられる。
Next, a solution as a film raw material is sprayed as
A solution containing a component that becomes a conductive metal oxide such as tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (TO), or fluorine-added tin oxide (FTO) by heating is suitable as a solution as a raw material for the transparent conductive film. Used for.
この溶液としては、例えば、ＩＴＯ膜を成膜する場合、塩化インジウム・四水和物を０．２ｍｏｌ／リットル含有した水溶液、またはエタノール溶液、さらにはエタノール−水混合溶液に対し、塩化スズ・五水和物を０．０１ｍｏｌ／リットル含有した水溶液、またはエタノール溶液、さらにはエタノール−水混合溶液を加えた混合溶液が好適に用いられる。 As this solution, for example, in the case of forming an ITO film, an aqueous solution containing 0.2 mol / liter of indium chloride / tetrahydrate, an ethanol solution, or an ethanol-water mixed solution is further mixed with tin chloride / An aqueous solution containing 0.01 mol / liter of hydrate, or a mixed solution obtained by adding an ethanol solution or an ethanol-water mixed solution is preferably used.
また、ＴＯ膜を成膜する場合、塩化スズ・五水和物を０．２ｍｏｌ／リットル含有した水溶液、またはエタノール溶液、さらにはエタノール−水混合溶液が好適に用いられる。
また、ＦＴＯ膜を成膜する場合、塩化スズ・五水和物を０．２ｍｏｌ／リットル含有した水溶液、またはエタノール溶液、さらにはエタノール−水混合溶液に対し、フッ化アンモニウムを１．２ｍｏｌ／リットル含有した水溶液、またはエタノール溶液、さらにはエタノール−水混合溶液を加えた混合溶液が好適に用いられる。
When forming the TO film, an aqueous solution containing 0.2 mol / liter of tin chloride pentahydrate, an ethanol solution, or an ethanol-water mixed solution is preferably used.
When forming an FTO film, an aqueous solution containing 0.2 mol / liter of tin chloride pentahydrate, an ethanol solution, or 1.2 mol / liter of ammonium fluoride with respect to an ethanol-water mixed solution. An aqueous solution containing, or an ethanol solution, or a mixed solution obtained by adding an ethanol-water mixed solution is preferably used.
この透明導電膜の原料となる溶液は、液滴７として噴霧されている間に赤外線ランプ５により急速に加熱され、この加熱された液滴７が所定の温度に加熱されたガラス基板３の表面に付着することにより、液滴７中の溶媒が急速に蒸発すると共に残った溶質が急速に化学反応してＩＴＯ、ＴＯ、ＦＴＯ等の導電性金属酸化物に変化する。これにより、ガラス基板３の表面に導電性金属酸化物からなる結晶が速やかに生成し、短時間の間に透明導電膜を形成することとなる。
The solution as the raw material of the transparent conductive film is rapidly heated by the
これにより、ガラス基板３の表面の温度分布を均一に維持しつつ、このガラス基板３の表面に短時間で透明導電膜を成膜することができる。
透明導電膜が成膜されたガラス基板３は、台板２毎開口部１ｂからチャンバー１外に搬送され、所定位置に格納される。
Thereby, a transparent conductive film can be formed on the surface of the glass substrate 3 in a short time while maintaining a uniform temperature distribution on the surface of the glass substrate 3.
The glass substrate 3 on which the transparent conductive film is formed is transported out of the chamber 1 from the
この噴霧熱分解法による成膜装置によれば、チャンバー１の天板に噴霧ノズル４及び赤外線ランプ５を設けたので、ガラス基板３の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面にＩＴＯ、ＴＯ、ＦＴＯ等の透明導電膜を短時間の間に成膜することができる。
また、成膜初期に、赤外線ランプ５によりガラス基板３の表面に付着した液滴７を直接加熱することができ、加熱効率を向上させることができる。
さらに、噴霧された液滴７を赤外線ランプ５により直接加熱することができるので、蒸発潜熱が大きい溶媒や沸点の高い溶媒を用いて成膜を行う場合においても、ガラス基板３の温度を低下させることなく成膜速度を高めることができる。
According to the film forming apparatus using the spray pyrolysis method, the spray nozzle 4 and the
In addition, at the initial stage of film formation, the
Further, since the sprayed
［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態の噴霧熱分解法による成膜装置を示す概略構成図であり、本実施形態の成膜装置が第１の実施形態の成膜装置と異なる点は、台板２の下側に赤外線ヒータ（加熱手段）１１を設け、この赤外線ヒータ１１が放射する赤外線によりガラス基板３を台板２を介して間接的に加熱するようにした点である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a film forming apparatus using a spray pyrolysis method according to the second embodiment of the present invention. The film forming apparatus according to the present embodiment is different from the film forming apparatus according to the first embodiment. An infrared heater (heating means) 11 is provided below the base plate 2, and the glass substrate 3 is indirectly heated through the base plate 2 by infrared rays emitted from the infrared heater 11.
この成膜装置においても、ガラス基板３の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面にＩＴＯ、ＴＯ、ＦＴＯ等の透明導電膜を短時間の間に成膜することができる。
しかも、台板２の下側に赤外線ヒータ１１を設けたので、ガラス基板３の温度を所定の温度範囲に保持することが容易になり、表面の温度分布もさらに均一化することができる。
Also in this film forming apparatus, a transparent conductive film such as ITO, TO, FTO or the like can be formed in a short time on the surface while maintaining a uniform temperature distribution on the surface of the glass substrate 3.
In addition, since the infrared heater 11 is provided on the lower side of the base plate 2, the temperature of the glass substrate 3 can be easily maintained in a predetermined temperature range, and the temperature distribution on the surface can be further uniformized.
本発明について、実施例１、２及び比較例１、２により具体的に説明するが、これらの実施例は、本発明をより理解するために具体的になされたものであり、本発明は、これらの実施例に限定されない。 The present invention will be specifically described with reference to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. These Examples are specifically made for a better understanding of the present invention. It is not limited to these examples.
実施例１、２及び比較例１、２では、透明導電膜としてＩＴＯ膜を用い、このＩＴＯ膜の原料となる溶液は、塩化インジウム（III）五水和物（ＩｎＣｌ３・５Ｈ２Ｏ、分子量：２９３．２４）５．０２ｇと塩化スズ（IV）五水和物（ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏ、分子量：３５０．６０）０．３２ｇを純水９０ｍｌに溶解させることにより調製した。 In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, an ITO film was used as the transparent conductive film, and the solution used as the raw material for the ITO film was indium (III) chloride pentahydrate (InCl 3 · 5H 2 O, molecular weight). : 293.24) 5.02 g and tin (IV) chloride pentahydrate (SnCl 4 .5H 2 O, molecular weight: 350.60) 0.32 g was dissolved in 90 ml of pure water.
ガラス基板３としては、１００ｍｍ角、板厚１．１ｍｍの耐熱ガラス基板を用い、成膜時のガラス基板３の表面温度を４００℃となるように制御した。
また、実施例１、２では、赤外線ランプ５として３相５kＷの中波長赤外線ランプ（波長：２．５〜２５μｍ）を用い、ガラス基板３を上方から加熱することとした。
また、比較例１、２では、台板２の下にホットプレート（ＨＰ）を設け、このホットプレート（ＨＰ）により台板２を介してガラス基板３を間接加熱することとした。
実施例１、２及び比較例１、２の成膜条件を表１に示す。
As the glass substrate 3, a heat-resistant glass substrate having a 100 mm square and a plate thickness of 1.1 mm was used, and the surface temperature of the glass substrate 3 during film formation was controlled to be 400 ° C.
In Examples 1 and 2, a three-
In Comparative Examples 1 and 2, a hot plate (HP) is provided under the base plate 2, and the glass substrate 3 is indirectly heated by the hot plate (HP) through the base plate 2.
Table 1 shows the film forming conditions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
また、実施例１、２及び比較例１、２各々について、成膜途中の基板表面の温度分布、成膜温度（３３０℃以上）に到達するまでの時間、それぞれを比較した結果を表２に示す。
ここでは、ガラス基板３としては、３００ｍｍ角、板厚１．１ｍｍの耐熱ガラス基板を用い、赤外線ランプ５としては、３相５kＷの中波長赤外線ランプ（波長：２．５〜２５μｍ、ランプ長：６００ｍｍ）を８本、互いに平行に配置したものを用い、ホットプレート（ＨＰ）としては、２００Ｖ３相５．５ｋＷ、プレートの形状が４００ｍｍ角のものを用いた。
そして、この耐熱ガラス基板の中央部及び四隅等、計８ヵ所に温度センサーを取り付け、加温中における耐熱ガラス基板の表面の温度分布を測定した。
Table 2 shows the results of comparing the temperature distribution on the surface of the substrate during film formation, the time to reach the film formation temperature (330 ° C. or higher), and Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. Show.
Here, a 300 mm square and 1.1 mm thick heat-resistant glass substrate is used as the glass substrate 3, and a three-
And the temperature sensor was attached to a total of eight places, such as the center part and four corners of this heat-resistant glass substrate, and the temperature distribution of the surface of the heat-resistant glass substrate during heating was measured.
実施例１、２及び比較例１、２各々について、噴霧ノズル４の噴霧圧力と基板表面温度との関係を調べた。それぞれを比較した結果を表３に示す。 For each of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the relationship between the spray pressure of the spray nozzle 4 and the substrate surface temperature was examined. Table 3 shows the result of comparing each.
この結果によれば、比較例１、２では、基板表面温度を目標とした３２０〜３８０℃の範囲に制御することができたのは、噴霧ノズル４の噴霧圧力が０．０６ＭＰａの場合のみであった。また、噴霧時間は、噴霧圧力を増加させることにより噴霧速度が上昇し、その結果、時間が短縮していることが分かった。
一方、実施例１、２では、噴霧ノズル４の噴霧圧力が０．０６ＭＰａ、０．１２ＭＰａいずれの場合においても、基板表面温度を目標とした３２０〜３８０℃の範囲に制御することができることが分かった。また、噴霧時間は、噴霧圧力を増加させることにより噴霧速度が上昇し、その結果、時間が短縮していることが分かった。
According to this result, in Comparative Examples 1 and 2, the substrate surface temperature could be controlled within the range of 320 to 380 ° C. only when the spray pressure of the spray nozzle 4 was 0.06 MPa. there were. Further, it was found that the spraying speed was increased by increasing the spraying pressure, and as a result, the spraying time was shortened.
On the other hand, in Examples 1 and 2, it can be seen that the substrate surface temperature can be controlled in the range of 320 to 380 ° C. regardless of whether the spray pressure of the spray nozzle 4 is 0.06 MPa or 0.12 MPa. It was. Further, it was found that the spraying speed was increased by increasing the spraying pressure, and as a result, the spraying time was shortened.
実施例１、２及び比較例１、２各々について、成膜したＦＴＯ膜のシート抵抗（表面抵抗：Ω／□）と可視光の透過率を調べた。ここでは、サンプル数を５個とし、それぞれの平均値を求めた。それぞれの測定結果を表４に示す。 For each of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the sheet resistance (surface resistance: Ω / □) and the visible light transmittance of the formed FTO film were examined. Here, the number of samples was five, and the average value of each was obtained. The respective measurement results are shown in Table 4.
この結果によれば、実施例１、２では、比較例１、２に比べてシート抵抗、透過率共に優れていることが分かった。
以上により、実施例１、２では、赤外線ランプ５によりガラス基板３を上方向から加熱しているので、成膜温度に達するまでの加熱時間を大幅に短縮することができた。
また、赤外線ランプ５により上方向から加熱しているので、蒸発潜熱が大きい溶媒や沸点の高い溶媒を用いた場合においても、高い成膜速度を維持することができることが分かった。
According to this result, it was found that in Examples 1 and 2, both sheet resistance and transmittance were superior to Comparative Examples 1 and 2.
As described above, in Examples 1 and 2, since the glass substrate 3 was heated from above by the
Moreover, since it heated from the upward direction with the
本発明の噴霧熱分解法による成膜装置は、チャンバー１上方に、ガラス基板３上に膜の原料となる溶液を噴霧する噴霧ノズル４及びガラス基板３を赤外線により加熱する赤外線ランプ５を設けることにより、ガラス基板３の表面の温度分布を均一に維持しつつ、この表面に短時間で成膜することを可能にしたものであるから、色素増感型太陽電池の透明導電膜付基板はもちろんのこと、他の様式の太陽電池、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等の透明導電膜付基板に適用した場合においても、威力を発揮することが大いに期待されるものである。
In the film deposition apparatus by the spray pyrolysis method of the present invention, a spray nozzle 4 for spraying a solution as a film raw material on a glass substrate 3 and an
１…チャンバー、２…台板、３…ガラス基板、４…噴霧ノズル、５…赤外線ランプ、６…石英ガラス板、７…液滴、１１…赤外線ヒータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber, 2 ... Base plate, 3 ... Glass substrate, 4 ... Spray nozzle, 5 ... Infrared lamp, 6 ... Quartz glass plate, 7 ... Droplet, 11 ... Infrared heater.
Claims (6)
前記基材を載置する基台と、前記基材上に膜の原料となる溶液を噴霧する噴霧手段と、前記基材の上下いずれか一方または上下双方に設けられ前記基材を電磁波により加熱する１つ以上の加熱手段とを備えてなることを特徴とする噴霧熱分解法による成膜装置。 An apparatus for forming a film on a substrate by spray pyrolysis,
A base on which the substrate is placed, spraying means for spraying a solution that is a raw material of the film on the substrate, and heating the substrate by electromagnetic waves provided on either the top or bottom of the substrate or both above and below One or more heating means are provided. A film forming apparatus using a spray pyrolysis method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004197579A JP2006016273A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Film deposition system based on spray pyrolysis method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004197579A JP2006016273A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Film deposition system based on spray pyrolysis method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006016273A true JP2006016273A (en) | 2006-01-19 |
Family
ID=35790856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004197579A Withdrawn JP2006016273A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Film deposition system based on spray pyrolysis method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006016273A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007238393A (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Dainippon Printing Co Ltd | Method and apparatus for producing metal oxide film |
| JP2007246337A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Dainippon Printing Co Ltd | Method for producing metal oxide film |
| JP2007250852A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Asahi Glass Co Ltd | Method for manufacturing light emitting device |
| JP2007290958A (en) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Dainippon Printing Co Ltd | Manufacturing method of metal oxide film |
| JP2012513357A (en) * | 2008-12-22 | 2012-06-14 | ベネク・オサケユキテュア | Method and apparatus for coating glass |
| CN112135923A (en) * | 2018-06-08 | 2020-12-25 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Film forming apparatus |
-
2004
- 2004-07-05 JP JP2004197579A patent/JP2006016273A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007238393A (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Dainippon Printing Co Ltd | Method and apparatus for producing metal oxide film |
| JP2007246337A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Dainippon Printing Co Ltd | Method for producing metal oxide film |
| JP2007250852A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Asahi Glass Co Ltd | Method for manufacturing light emitting device |
| JP2007290958A (en) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Dainippon Printing Co Ltd | Manufacturing method of metal oxide film |
| JP2012513357A (en) * | 2008-12-22 | 2012-06-14 | ベネク・オサケユキテュア | Method and apparatus for coating glass |
| CN112135923A (en) * | 2018-06-08 | 2020-12-25 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Film forming apparatus |
| CN112135923B (en) * | 2018-06-08 | 2022-11-22 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Film forming apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI316563B (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
| CN102598160A (en) | Transparent conductive film and manufacturing method for same, element using same, transparent conductive substrate and device using same | |
| JP2008078113A (en) | Device for manufacturing transparent conductive substrate | |
| TW201131790A (en) | Conductive metal oxide films and photovoltaic devices | |
| JP2006016273A (en) | Film deposition system based on spray pyrolysis method | |
| JP2017022118A (en) | Laminate and method for producing the same | |
| KR20170020602A (en) | A far infrared ray heating element | |
| JPS6236046A (en) | Formation of tin oxide film | |
| JP2001176334A (en) | Transparent conductive film and its manufacturing method | |
| JP2007242340A (en) | Transparent conductive substrate, its manufacturing method and its manufacturing apparatus | |
| JP2008105297A (en) | Heat ray reflective substrate and method for manufacturing it | |
| KR101359913B1 (en) | The manufacturing method of low-resistance, high transmittance, flexible FTO(F-doped Tin Oxide) transparent conductive film including carbon nanotubes | |
| JP5057476B2 (en) | Manufacturing method of tin oxide transparent conductive film | |
| Basso et al. | Ultrafast laser crystallization dynamics of thermochromic VO2 thin films by simple moisture-assisted sol–gel | |
| JP2005116391A (en) | Apparatus of manufacturing substrate for transparent electrode | |
| JP2008108541A (en) | Forming method of transparent conductive film, and transparent conductive film | |
| JPH11288625A (en) | Conductive film and method for producing the same | |
| JP5073843B1 (en) | Method for forming transparent conductive film | |
| JP2008123893A (en) | Forming method for transparent conductive film | |
| JP2007077433A (en) | Film deposition system | |
| JP2008119634A (en) | Film forming apparatus | |
| JP5167822B2 (en) | Indium oxide film laminate and manufacturing method thereof | |
| JPH11229120A (en) | Method for forming transparent electro conductive thin film | |
| JP2007153701A (en) | Heat ray reflection glass, film forming apparatus and film forming method | |
| KR100322850B1 (en) | Composition for transparent conductive thin layers and method for preparing transparent conductive thin layers with low electric resistances using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071002 |